建议启动“国际华族健康微生物组研究计划”

作者:赵立平;张晨虹; 刊名:中国科学院院刊 上传者:陆坤成

【摘要】人体是一个非常复杂的生态系统。在人的身体内外生活的微生物的细胞数量有百万亿之多,编码的基因数量可达人的基因数目100倍,统称为人体微生物组(Human Microbiome)。特别是超过90%的共生微生物生活在人的消化道里,称为"肠道菌群",对人体健康起着不可或缺的作用,其结构的失调与多种慢性疾病的发生发展关系密切。因此,对肠道菌群为代表的人体微生物组与健康和疾病关系的研究已经成为国际学术前沿的重大科学问题。中华民族是有文字记载的历史最悠久的民族之一,更是地球上人口最为众多、分布也最为广泛的民族,随着经济发展和社会变化,海内外华族的疾病谱也在发生着急剧的变化,糖尿病、癌症等慢性病成为民众健康的最大威胁。"国际华族微生物组研究计划"希望通过对海内外华人的肠道微生物组结构变化与健康关系的系统研究,深入理解在遗传背景相对稳定、而饮食结构和生活方式发生快速变化时,菌群结构的改变在疾病谱的变化中的地位和作用,从而有助于深入揭示慢性病的发病新机制;同时,借助中医药和中国传统养生经验,开发以肠道菌群为靶点的新的医药、食品和保健品,并通过海外华人群体的使用,逐步在各国推广,有可能是中国传统医药产业走向现代化、走向世界的难得机会,更可能成为中华民族为世界人类健康作出重大贡献的难得机遇。

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1微生物组与人体健康关系研究进展中华民族是有文字记载的历史最悠久的民族之一,也是唯一在其发源地延续至今而依然生机勃勃的人类古文明,更是地球上人口最为众多,分布也最为广泛的民族。中华民族在长期的繁衍生息中,积累了大量的控制疾病、促进健康的经验,以中医、藏医、蒙医、 苗医等多种传统医学形式流传下来,至今在国民保健防病中依然发挥着不可忽视的作用。然而,随着中国经济的不断发展和社会进步,中国人的疾病谱发生了急剧变化,从以传染病为主开始变为传染病和慢性病并重,甚至在发达地区,以慢性病为主要健康威胁的局面。分布在世界各地的华族后裔,在移民到发达国家和地区以后,随着生活方式和膳食结构的本地化,疾病谱也进入以慢性病高发为主的特征。如何防治慢性病,维护民众健康,已经成为亟待解决的重大科学技术难题。最近10年来,国际生物医学领域的一个重大研究进展为中华民族提供了一个全民族提升健康水平,同时也为人类健康作出突出贡献的重大机遇这就是“人体共生微生物的健康作用研究”。2000年,诺贝尔奖获得者里德伯格指出,人体是一个由人的细胞和所有共生微生物的细胞构成的一个“超级生物体”,也是一个非常复杂的生态系统[1]。在人的身体内外生活的微生物的细胞数量甚至可以达到人体自身细胞数量的10倍,有百万亿之多。超过90%的共生微生物生活在人的消化道里,称为“肠道菌群”,但是,人体的皮肤、呼吸道、生殖道等等所有能与环境接触到的地方全部都有自己的菌群。全身各个部位的菌群编码的基因数量超过人的基因组里基因数目100倍,被统称为人体微生物组(HumanMicrobiome)[2-7]。在现代医学史上,1908年的诺贝尔奖获得者梅契尼科夫最先明确提出,肠道菌群产生的毒素是令人体衰老、患病的重要原因;通过调控优化肠道菌群可以达到防治疾病、延缓衰老的目的[8]。他也是最早认为保加利亚农民长寿健康的人比较多,可能与当地人喜喝酸奶有关系的科学家。这也是科学家第一次认为,人体里的细菌不是单纯的“搭车者”,它们有的对人体健康有益,有的对人体健康有害。不过,人体肠道菌群有上千种微生物,除了细菌,还包括古菌、病毒、真菌和原生动物等,哪些是对人体有益的?哪些是对人体有害的?哪些可能是中间派,控制得当就有益,反之则有害呢?这些问题用传统的分离培养的方法是无法搞清楚的。一方面,是因为对很多肠道细菌一直找不到分离培养它们的方法;另一方面,用分离培养的方法进行细菌的识别、鉴定和计数,非常繁琐、缓慢,而且不准确。正是因为技术的局限,“以肠道菌群为代表的人体共生微生物对健康和疾病有重要贡献”的观点,自梅契尼科夫提出以后将近100年的时间里,都没有得到主流医学界的关注和认可。直到2004年,随着一篇以“肠道菌群是调节脂肪存储的环境因子”为题的论文在《美国科学院院刊》上的发表,这一局面才开始改观[9]。这篇里程碑式的论文是位于美国圣路易斯的华盛顿大学的戈登实验室发表的。他们的一系列研究发现,无菌动物吃高热量的饲料不会肥胖;把肥胖小鼠的菌群移植到无菌小鼠肠道里,比起移植健康瘦小鼠菌群来,受体小鼠积累的脂肪会多得多;也就是说,没有菌群的话,动物是吃不胖的,而肥胖的症状可以随着菌群在动物个体间转移[10,11]。他们通过基因敲除、基因测序等技术还发现,肠道菌群可以关闭肠道里燃烧脂肪需要的基因、激活肝脏里合成脂肪需要的基因,从而令动物体成为一个高效积累脂肪的机器[9]。这项研究的重要发现得益于几个重要的技术进展:(1)无菌动物与菌群移植技术;(2)通过DNA测序测定肠道菌群的种类组成的技术:(3)通过基因芯片测定小鼠哪些基因受到了肠道菌群调

参考文献

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